锂离子电池SEI膜结构与力学性能的AFM研究 1).pdfVIP

锂离子电池 SEI 膜结构与力学性能的 AFM 研究 1* 1 2 1 1 2 1* 卢威 ，张杰 ，汪锐 ，杨小成 ，吴晓东 ，李泓 ，陈立桅 1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所国际实验室，江苏省苏州市若水路 398 号，215125. 2 中国科学院物理研究所，北京市海淀区中关村南三街 8 号，100190 *Email: lwchen2008@sinano.ac.cn, wlu2008@sinano.ac.cn 在锂离子电池充放电过程中，电极材料与电解液在固液界面上发生反应形成一层覆盖于电极材料表面 的钝化层。该钝化层具有固体电解质的特点，能够起到电子绝缘离子导通的作用，因此该钝化层被称作“固 体电解质中间相”(solid-electrolyte interphase)，简称SEI膜。良好的SEI膜能够提高电极的循环性、稳定性和 安全性，是决定锂离子电池性能的关键因素。但是，由于电极表面形貌与成分的不均匀性，导致形成的SEI 膜分布不均，常规的方法难以对SEI膜的微结构及性能进行研究。1,2我们首次利用原子力显微镜的力谱技术 对不同充放电状态下负极材料表面的SEI进行表征，首次从实验上观察到了SEI膜结构随电化学过程的变化 关系，并获得了SEI膜的杨氏模量，这为理解SEI膜的形成过程、电解液及成膜添加剂的研发以及锂离子电 池的化成工艺的研究有着重要的意义。 Fig. 1 Schematic illustion of AFM force spectroscopy measurement and a typical force curve on SEI film. 关键词：AFM, lithium ions battery, SEI, Young’s modulus, force curve. 参考文献 (1) Lithium-Ion Batteries: Solid-Electrolyte Interphase ; Perla B. Balbuena, Y. W., Ed.; Imperial College Press: Singapore, 2004. (2) Xu, K. Energies 2010, 3, 135-154. Structure and Mechanical Property Study of Solid-Electrolyte Interphase by Atomic Force Microscopy 1* 1 2 1 1 2 1* Wei Lu , Jie Zhang , Rui Wang , Xiaocheng Yang , Xiaodong Wu , Hong Li , Liwei Chen lwchen2008@sinano.ac.cn, wlu2008@sinano.ac.cn 1 i-LAB, Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou, Jiangsu 215125, China. 2 Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Bejing, 100190, China. SEI film on MnO thin film anodes was observed by AFM imaging and force spectroscopy. The thickness and mechanical properties of the SEI film ar